大型立式储油罐的结构设计【4张CAD图纸+毕业论文】

大型立式储油罐的结构设计

53页 13000字数+论文说明书+任务书+4张CAD图纸【详情如下】

人孔盖最设计图.dwg

大型立式储油罐CAD装配图.dwg

大型立式储油罐的结构设计说明书.doc

大型立式储油罐罐顶图.dwg

拱顶油罐罐壁图.dwg

摘要

    本设计的题目是大型立式储油罐的机构设计。顾名思义，大型立式储油罐的作用便是用来大规模储藏油类原材料的封闭容器。本设计的尺寸大小为直径15m，长度10.5m，材质16Mn，壁厚10mm的大型立式储罐。

本文的目的是对大型储油罐依据国内以及国际的现状和发展趋势对大型立式储油罐进行的结构设计。使我国的大型立式储油罐的结构设计方案更符合我国的国情和满足国内的对于大型储罐的需求。

液化油体等具有易燃易爆的特点，大型立式储油罐属于具有较大危险的储存容器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业《过程设备与压力容器设计》所学的知识，在设计上充分考虑液大型立式储油罐各项参数，确保大型立式储油罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。

目前，全世界公认的储罐大型话的优点有：占地总面积相对较小；节省建造罐体的总体资金（包括管网和配件等）；节省钢材的消耗量和工程中的材料等；使储藏和运输过程变得更加便捷。但是储罐大型化发展而产生的新问题也有很多，例如：对管板壁材料的要求提高了。在储罐大型化的同时，对焊接的技术也变得具有更高的要求；事故产生危险的可能性大大增加，消防安全措施也要随之增强[3]。

    本次设计有以下过程：1.写出该结构的几种设计方案。2.强度计算及尺寸选择。3.绘制结构设计图。4.撰写主要工艺过程。5.撰写设计说明书。

本次设计的有以下设计任务： 1.罐体经济尺寸的选择；2.罐壁的设计；包括罐壁的强度计算，罐体风力的稳定计算，罐体的抗震设计,罐壁的结构设计等。3.储罐罐底的设计；4.储罐罐顶的设计；5.贮罐附件的设计及选用；6。焊接工艺等内容。

    经过设计后的大型立式储油罐具有建造时间段，施工方式简单，储油量大，抗腐蚀能力强，保养维护便捷，降低了安全事故发生的概率，使用时间更长等优点。

关键词: 结构设计；强度计算； 设计优点

目 录

  第一章 绪论 1

  1.1 储罐的发展概况 1

  第二章 设计方案 2

  2.1 各种设计方法 2

   2.1.1 正装法 2

   2.1.2 倒装法 2

  2.2 各种方法优缺点比较 5

   2.2.1 正装法 5

   2.2.2 倒装法 6

  2.3 油罐的基础 6

  第三章 罐壁设计 8

  3.1 罐壁的强度计算 8

   3.1.1 罐壁厚的计算 8

   3.1.2  罐壁的应力校核 10

  3.2 储罐的风力稳定计算 11

   3.2.1 抗风圈 11

   3.2.2  抗风圈所需要的最小截面系数WZ 11

   3.2.3  加强圈计算 13

  3.3 储罐的抗震计算 15

   3.3.1 地震载荷的计算 15

   3.3.2 抗震验算 17

   3.3.3 液面晃动波高计算 19

   3.3.4 地震对储罐的破坏 20

   3.3.5 储罐抗震加固措施 20

  3.4 罐壁结构 21

   3.4.1 截面与连接形式 21

   3.4.2 罐壁的开孔补强 23

   3.4.3 罐壁保温结构 23

  第四章 罐底设计 24

  4.1 罐底结构设计 24

   4.1.1 罐底的结构形式和特点 24

   4.1.2 罐底的排板形式与节点 24

   4.2.1 中幅板的薄膜力 26

  第五章  罐顶设计 30

  5.1 拱顶结构及主要的几何尺寸 30

  5.2 扇形顶板尺寸 31

  5.3 包边角钢 32

  第六章 贮罐附件及其选用 35

  6.1 人孔 35

  6.2 通气孔 36

  6.3 量液孔 37

  6.4 贮罐进出液口 37

  6.5 法兰和垫片 37

  第七章 焊接工艺 38

  7.1 板材检验 38

  7.2  钢材的矫形：净化与板加工 38

  7.3 焊接材料的选用 38

  7.4 贮罐底板、壁板、顶板制造、组装与焊接 39

  7.5 壁板的制造与安装 40

  7.6  顶盖的组装与焊接 40

  7.7  焊缝的检验和总体试验 41

  参考文献 42

  致谢 43

第一章 绪论

1.1 储罐的发展概况

油品和各种液体化学品的储存设备—大型储罐是石油化工装置和储运系统设施中非常重要的部分。由于大型储罐的容积大、使用寿命长。设计规范制造的费用相比较低，使用的材料较少，很节约。自从 20世纪70年代以来，发展比较快的是内浮顶储油罐和大型浮顶油罐。法国是第一个发展油罐内部覆盖层的。美国在此后也开始建造此种储罐。一些世界技术先进的国家，都备有较齐全的储罐计算机专用程序，对储罐进行动态以及静态的技术分析，同时关于储罐的重要理论问题，如对大型储罐T形焊缝部位的疲劳进行分析，，以及关于抗震分析等，以试验分析为基础深入的进行研究，大量的数据都来源于实验，进而验证了理论的准确性，从而使研究变得更加具有使用价值和发展前景。  

近几十年来，世界各国发展了各种形式的储罐，尤其是在石油化工生产中大量采用大型的薄壁压力容器。它易于制造，又便于在内部装设工艺附件，并便于工作介质在内部相互作用等。

第二章 设计方案

2.1 各种设计方法

2.1.1 正装法

正装法施工时大型储罐的常规采用的施工方法，原理为：罐底施工完成后，施工最下面一层管壁按照从下至上的顺序依次施工到顶层，先整圈壁组对焊接后成为一个筒体，然后与罐底板组焊大角焊缝，之后在第一圈上安装第二圈壁板，逐层向上施工，直至最顶层。

2.1.2 倒装法

大型储罐倒装法施工工艺作为新型的大型福鼎储罐施工工艺，施工优势明显，存在的主要风险是提升过程中罐体倾斜。某工程中通过重新设计液压顶装置并计算分析承载力，限制其施工载荷来最大限度地使罐体在顶升过程中保持平稳，保障施工过程的安全质量。现场达到了标准化、制度化、规范化的安全施工。大型储罐倒装法施工工艺在施工上优势明显；减少了大量的高空作业时间、人员操作方便、施工的效率比较高、施工质量能在控制范围之内、安全性大大提高。

大型储罐倒装法施工工艺采用倒装法组装壁板，液压缸作为提升工具，从最顶层壁板开始一次逐层提升，并随壁板的提升安装各层附件（抗风圈、加强圈、包边角钢等）。

 倒装法防倾斜安全技术措施 

（1）液压提升系统

（2）液压缸的数

    量参照公式

     n＝kp／T

    式中 n 为液压缸数量；k 为安全系数；p 为提升总重；T 为液压缸吨位。

液压缸提升系统设计：

    ⑴在新的液压缸提升系统中，采用泵站控制液压缸，一个泵站控制 4 个液压缸，60 个液压缸由 15 个泵站控制，15 个泵站由一个总控制系统控制。采用分级控制系统可以精确地控制每个液压缸提升的高度，如若出现某一边的液压缸上升高度过快或者过慢，可以通过液压缸控制系统停止提升某一边液压缸来达到同步提升的效果。

    ⑵液压缸提升示意如图 2-1所示。在液压缸提升系统中，在液压杆上加上一个带滚轮的撑杆，可以利用液压缸基座起到撑护的作用，避免因提升高度出现罐体的倾斜。7.5 壁板的制造与安装 

对于最大，厚度不超过18mm的各种容器的液体或气体贮罐，先进国家已采用工厂中卷制壁板在工地安装的形式，由于设计中壁厚小于等于18，也采用工厂卷制，工地安装。

    ⑴ 首先对罐壁钢板的四边及坡口采用，机械加工或半自动火焰切割加工，对切口要求光洁平整，消除边缘的毛刺，氧化铁等。

    ⑵ 工厂中卷制板块。

    ⑶ 卷纸板的工地安装，卷纸板运往工地后，又用机动车辆将其展开，由 于卷纸板极其长，已达到立罐的高，只有罐壁的立焊合罐壁与底板边缘板的环形角焊缝在工地进行。立焊采用手工电弧焊完成，底圈壁板与底边缘板之间角焊缝，应在底圈罐壁板纵焊缝后再焊，包边角钢自身连续必须 采用全焊透的对接。

 ⑷ 壁对接焊时要对齐。

7.6  顶盖的组装与焊接

    ⑴ 先制造顶盖①在预制前先根据图和材料的尺寸确定顶板的块数，并绘制排板图②每块顶板应先在胎具上拼装成形③拱顶板预制后，用样板检查，间隙不应小于6mm。

  ⑵ 组装焊接 ①首先检查包边角钢的椭圆度，并划线，先焊罐顶板，然后在焊罐中心，设立安装顶板的临时支架，隙板应对称地组装，为防止顶板中部下凹，应采取临时支架措施。②焊接顺序：a先焊内侧的断续焊缝，后焊外部的连续焊缝。b连续焊缝应先焊环向短焊缝，此缝的施焊应由中心向外并采用分段退焊。c顶板和包边的角钢的环缝，应由几名焊工均匀分布，站在同一方向分段退焊。

7.7  焊缝的检验和总体试验

⑴ 焊缝检验所有焊缝未经检验合格，严禁涂刷漆。①焊缝应进行外观

检查。②焊缝要进行无损探伤检测。

⑵ 焊缝返修 ①需返修焊缝应先把缺陷清除。②返修次数不超过两次。③罐底的严密性试验，罐壁和顶的严密性和强度试验用充水检查。

⑶ 用手工电弧焊J50或J506焊条，焊剂用431 

参考文献

[1] 湛卢炳，孙晋坡，陈再康.大型贮罐设计[M].上海：上海科学技术出版社，1984.

[2] 郭光臣，董文兰，张志廉.油库设计与管理[M].北京：石油大学出版社，1990.

[3] 中华人民共和国国家标准GB《压力容器》[M].北京：国家技术监督局(发布)，2011.

[4] 中华人民共和国行业标准HG《化工设备设计文件编制规定》[M].北京:国家石油和化学工业局(发布)，2000.

[5] 陈国华，常澎，陈谐中.《化工设备图样技术要求》[M].中国华陆工程公司，2000年11月.

[6] Michael Joseph Jackson, TECHNOLOGY [J]. Oil & Gas Journal, Junel2, 1989， Vol185-86:46-48.

[7] 刘学超.《储油罐腐蚀原因剖析及其规避策略》中国石油和化工标准与质量，2013.

[8] 孙军;雍德;岳辉.《储油罐安全附件常见问题及维护》中国石油和化工标准与质量，2013.

[9] GB150——1988.《钢制压力容器》[M].北京：中国标准出版社,1998

[10] GB50341-2003，立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范，2003。

[11] 王强，国内储罐罐顶的形式和发展趋势，石油化工设备技术，1998.4。

[12] 潘家华,郭光臣,高锡祺.《油罐及管道强度设计》[M].北京：石油工业出版社,1986

[13] GB/T1182-1996.《形状和位置公差》[M]. 国家技术监督局，1997

[14] 潘家华.《长输管道的发展前景和我们的赶超方向》[M].中国石油学会第二届代表大会发言材料之八,1983

[15] JGJ 18-2003. 《钢筋焊接及验收规程》[M].  陕西省建筑科学研究设计院编著，2003

[16] GB50341-2003，立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范，2003。

[17] 孙茂成，大型储罐设计有关问题探讨，石油化工设备，2005.3. 

致谢

首先，我要感谢老师在毕业论文的设计中，不论是选题，查阅资料还是最后的设计阶段给予我的帮助，没有老师的指导，我的毕业设计不可能完成的这么快。王老师丰富的学识，严谨的治学态度，以及教书育人的高大教师形象让使我深深地折服。王老师总是在百忙之中给我做毕业设计上的答疑，对此我向王老师致以衷心的感谢。

其次，我要感谢我的同学们。在一些小问题上，我们互相探讨，互相学习，互相进步，取长补短。他们帮我补充了很多我不知道的知识，为我的设计增光添彩。

同时，我还还要感谢大学四年来教导我们的老师们，是这些园丁们辛勤的耕耘，才有我们这些小树苗的不断成长。老师们用无私的精神将知识与哲理，责任与快乐传递给我们，让我们有了面对社会，建设国家的力量和勇气。

我还要感谢我亲爱的学校，沈阳化工大学科亚学院。它给了我丰富的大学生活，宽敞明亮的教室给了我们优秀的上课环境，严谨的宿舍管理让我休息的更好，丰富和社团生活让我的大学更加多彩。

最后，我要感谢百忙之中来对本论文审阅答辩的教授，老师们，如有不足之处，请您批评指正，谢谢。

祝愿学校发展的更好；老师们身体健康，桃李满天下。